Effect of Parameters of the Anthracite Heat Treatment on the Properties of Carbon Materials during Shock Heating
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipro, Ukraine
Abstract
ENG: The aim of the study was to experimentally determine the effect of the heat treatment parameters of anthracites from Donetsk basin on the properties of carbon materials when using shock heating, typical of furnaces with a fluidized electrothermal bed. Anthracite was treated in an electric thermal furnace at the heating rate of 1000 K/min and the holding time of 10–20 min. The processing temperature range was 1500–30000Ñ. For processing, we used initial anthracites and anthracites after calcination at 1100–12000Ñ. The properties of the carbon material were investigated by X-ray radiographic analysis, XRF analysis and diffuse reflectance infrared Fourier transform. It was found that precalcination did not produce any effect on the properties of anthracite carbon materials during shock heating and holding time less than 1 hour. Based on the results of studies of anthracite heat treatment while changing the holding time, the following kinetic characteristics of transformations during shock heating were determined: the pre-exponential coefficient of 1.79 and the apparent activation energy of 103.85 kJ/mol. Thermal processing of anthracite from Donetsk coal basin in electric furnaces with the fluidized bed at the temperature 30000Ñ for 55–60 min allows obtaining the crystalline structure characteristic of artificial graphite with necessary electroconductivity and element composition.
UKR: Мета дослідження - експериментальне визначення впливу параметрів теплової обробки антрацитів Донецького басейну на властивості вуглецевих матеріалів при використанні шокового нагріву, характерного для печей з електротермічним киплячим шаром. Обробка антрацитів проводилася в електротермічній печі при швидкості нагріву 1000 К/хвл термін витримки 10–20 хвилин. Температурний діапазон досліджень 1500-3000 °С. При обробці використані вихідні антрацити та антрацити після кальцінації при температурі 1100-1200°С. Дослідження матеріалу проводилося методами рентгенографічного аналізу (XRD), XRF аналізу та дифузійного відображення в інфрачервонім світу (DRIFT). Встановлено, що при шоковому нагріві та витримці менш 1 години вплив попередньої кальцинації на властивості вуглецевих матеріалів з антрациту не визначено. На основі досліджень термічної обробки антрациту при зміні терміну витримки визначено кінетичні характеристики перетворень при шоковому нагріві: перед експонентний коефіцієнт A=1.79 та енергія активації, що здається Ea=103.85 кДж/моль. Визначено термін термічної обробки антрациту Донецького вугільного басейну в електротермічних печах киплячого шару 55-60 хвилин при температурі 3000°С, що забезпечує отримання кристалічної структури характерної для штучних графітів з необхідною улуктропровідністю та елементним складом.
UKR: Мета дослідження - експериментальне визначення впливу параметрів теплової обробки антрацитів Донецького басейну на властивості вуглецевих матеріалів при використанні шокового нагріву, характерного для печей з електротермічним киплячим шаром. Обробка антрацитів проводилася в електротермічній печі при швидкості нагріву 1000 К/хвл термін витримки 10–20 хвилин. Температурний діапазон досліджень 1500-3000 °С. При обробці використані вихідні антрацити та антрацити після кальцінації при температурі 1100-1200°С. Дослідження матеріалу проводилося методами рентгенографічного аналізу (XRD), XRF аналізу та дифузійного відображення в інфрачервонім світу (DRIFT). Встановлено, що при шоковому нагріві та витримці менш 1 години вплив попередньої кальцинації на властивості вуглецевих матеріалів з антрациту не визначено. На основі досліджень термічної обробки антрациту при зміні терміну витримки визначено кінетичні характеристики перетворень при шоковому нагріві: перед експонентний коефіцієнт A=1.79 та енергія активації, що здається Ea=103.85 кДж/моль. Визначено термін термічної обробки антрациту Донецького вугільного басейну в електротермічних печах киплячого шару 55-60 хвилин при температурі 3000°С, що забезпечує отримання кристалічної структури характерної для штучних графітів з необхідною улуктропровідністю та елементним складом.
Description
S. Fedorov: ORCID 0000-0002-5409-882X; V. Pinchuk: ORCID 0000-0001-7684-1867; S. Hubynskyi: ORCID 0000-0002-4598-5136
Keywords
anthracite, heat treatment, shock heating, electrothermal fluidized bed, X-ray analysis, infrared spectroscopy, kinetic dependence, антрацит, термічна обробка, шоковий нагрів, електротермічний киплячий шар, рентгенографічний аналіз, інфрачервона спектроскопія, кінетичні залежності, КЕСЕ
Citation
Sybir A. V., Hubynskyi M. V., Balalaiev K. B., Burchak O. V., Fedorov S. S., Pinchuk V. O., Hubynskyi S. M., Vvedenska, T. Y. Effect of Parameters of the Anthracite Heat Treatment on the Properties of Carbon Materials during Shock Heating. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii. 2022. № 5. P. 94–101. DOI: 10.32434/0321-4095-2022-144-5-94-101.